[发明专利]传热组合物

说明书

本发明涉及传热组合物，并尤其涉及可适于作为现有制冷剂如R-134a、R-152a、R-1234yf、R-22、R-410A、R-32、R-407A、R-407B、R-407C、R-407F、R507和R-404A替代品的传热组合物。

在本说明书中，先前公开的文献或任何背景知识的列举或论述未必被视为承认该文献或背景知识是现有技术的一部分或是公知常识。

机械制冷系统和相关的传热装置如热泵和空调系统广为人知。在这些系统中，制冷剂液体在低压下蒸发，从周围区域中带走热。随后将所得蒸气压缩并传至冷凝器中，蒸气在其中冷凝并将热释放至第二区域，冷凝液通过膨胀阀返回到蒸发器中，从而完成循环。用于压缩蒸气和泵送液体所需的机械能由例如电动机或内燃机提供。

除了具有合适的沸点和高的汽化潜热外，制冷剂优选的性质包括低毒性、不可燃性、无腐蚀性、高稳定性和不具有难闻的气味。另一些期望的性质是在低于25巴的压力下的易压缩性、压缩时的低排出温度、高制冷容量、高效率(高性能系数)和在期望的蒸发温度下超过1巴的蒸发器压力。

二氯二氟甲烷(制冷剂R-12)具有合适的性质的组合，并且是多年来使用最广泛的制冷剂。由于国际上注意到完全和部分卤化的含氯氟烃正在破坏地球的保护性臭氧层，因此达成了应该严格限制它们的制造和使用并最终逐步完全淘汰的共识。20世纪90年代，逐步淘汰了二氯二氟甲烷的使用。

由于氯二氟甲烷(R-22)较低的臭氧消耗潜势，所以其被作为R-12的替代品引入。后来注意到R-22是一种强效的温室气体，所以其使用也被逐步停止。

虽然本发明涉及类型的传热装置是基本封闭的系统，但是由于在装置操作过程期间或在维护程序期间的泄漏，所以可发生制冷剂损失到大气中。因此，用具有零臭氧消耗潜势的材料替代完全和部分卤化的含氯氟烃制冷剂是非常重要的。

除了臭氧消耗的可能性外，已提出大气中显著浓度的卤代烃制冷剂可促进全球变暖(所谓的温室效应)。因此，期望使用由于能够与另一些大气组分(如羟基自由基)反应或者因为它们容易通过光解过程降解而具有相对短的大气寿命的制冷剂。

随着需要从臭氧消耗制冷剂的转变，目前R-22被R-407制冷剂家族成员(包括R-407A、R-407B、R407C和R-507F)所代替，尤其是R-410A(按重量计50/50的二氟甲烷(R-32)和五氟乙烷(R-125)的混合物)作为优选的制冷剂以用于家用和商用空调和热泵系统。尽管R-410A的理论性能比R-22的更差，但是实际上R-410A系统提供了改进的能量效率。这是因为其与R-22相比为更高的压力流体，所以可使得管道系统和压缩机更小，从而可减少制冷回路中的压降损失并可改进性能。R-410A因其R-32的含量作为装置中较高工作压力的次级结果以及R-32的改进热传递性质而与R-22相比还展现出优秀的传热性能。

在温室气体排放方面，认为运行空调、制冷或热泵系统的环境影响不仅应参比制冷剂的所谓的“直接”GWP，还应参比所谓的“间接”排放，即由运行系统的电能或燃料消耗而造成的那些二氧化碳的排放。已经开发了这种总GWP影响的几种度量，包括被称为总等价暖化效应(Total Equivalent Warming Impact，TEWI，直接或间接排放的总和)分析或生命周期碳生产(Life-Cycle Carbon Production，LCCP)分析的那些度量。这两种测量均包括评价制冷剂GWP和能量效率对总体变暖影响的影响。还应考虑与制造制冷剂和系统设备相关的二氧化碳的排放。

R-410A系统显示出低于R-22系统的TEWI分数，因为其能量消耗更好，所以在其运行中使用更少的电力，导致从发电站更少地排放二氧化碳。如ASHRAE标准34方法评估地，R-410A是不可燃的。制冷剂中R-125的含量确保了这种不可燃性，但是其降低了制冷剂的性能，该性能低于如果单独使用R-32可期望的性能。另外，制冷剂的全球暖化潜势从675(R-32的值)增加到了2088，这高于R-22的值。R-410A和R-407制冷剂的高GWP限制了其应用。